Question

将玉米的PEPC酶基因导入水稻后,测得光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及光合速率的影响结果,如下图所示。(注:气孔导度越大,气孔开放程度越高)

(1)水稻叶肉细胞进行光合作用的场所是    ,捕获光能的色素中含量最多的是    。

(2)CO₂通过气孔进入叶肉细胞后,首先与    结合而被固定,固定产物的还原需要光反应提供     。

(3)光照强度低于8×10² μmol·m^-2·s^-1时,影响转基因水稻光合速率的主要因素是    ;光照强度为10×10²～14×10² μmol·m^-2·s^-1时。原种水稻的气孔导度下降但光合速率基本不变,可能的原因

是                                                                                       。

(4)分析图中信息,PEPC酶所起的作用是          ;转基因水稻更适宜栽种在    环境中。

Answer

(1)叶绿体 叶绿素a

(2)C5 [H]和ATP

(3)光照强度 光照强度增加与CO2供给不足对光合速率的正负影响相互抵消(或“CO2供应已充足且光照强度已达饱和点”)

(4)增大气孔导度,提高水稻在强光下的光合速率 强光

【解析】(1)叶绿体是光合作用的场所,捕获光能的色素包括叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素,叶绿素a的含量最多。

(2)光合作用的光反应为暗反应提供[H]和ATP,暗反应阶段CO2与C5结合生成2分子C3,C3接受[H]和ATP,有一部分重新生成C5,一部分则产生有机物。

(3)在右侧图中可以看出,原种水稻与转基因水稻在8×102 μmol·m-2·s-1之间是重合的,随光照强度的增强,光合速率也增强,在光照强度10×102～14×102 μmol·m-2·s-1时,气孔导度降低,细胞中CO2浓度下降,反应速率下降,光照强度增强,产生[H]、ATP增多,会提高C3还原生成有机物的速率,正负影响相互抵消,可基本不变。

(4)由图中转基因水稻和原种水稻气孔导度的差别可以判断PEPC酶会通过增大气孔导度而提高水稻在强光下的光合速率,由图分析可知,(8～14)×10-2 μmol·m-2·s-1范围内,转基因水稻仍随光照强度的增加而增加,所以转基因水稻适合在强光下生长。